打入樁導向裝置結構選型

張育林，于洋，孫琦，楊金龍（中交第二航務工程局有限公司，湖北　武漢　430040）

打入樁導向裝置結構選型

張育林，于洋*，孫琦，楊金龍
（中交第二航務工程局有限公司，湖北武漢430040）

結合多個碼頭、橋梁項目打入樁施工經驗，對打入樁導向裝置結構進行系統研究，提出適用于不同施工工況條件的打入樁導向裝置，詳細分析各導向裝置結構的特點和適用性，同時輔以應用實例，形成對比和總結，可為打入樁導向裝置的設計提供借鑒，提高打入樁的施工精度和施工工效，保證施工進度和質量。

打入樁；導向裝置；結構選型；液壓移動式；半固定式

打入樁導向裝置作為打入樁施工的重要臨時結構，首先應保證打入樁的施工精度和施工工效滿足設計和施工的要求，還應具有結構簡單、拆裝方便、安全可靠、經濟適用等特點。目前其結構設計尚未有明確規范，對其結構形式進行系統研究的成果較少。為此，對打入樁導向裝置結構進行深入的總結和研究，從而選擇一種合適的打入樁導向裝置，是打入樁施工質量和進度的重要保證。

1　導向裝置簡介

打入樁導向裝置對打入樁主要起導向作用，保證打入樁施工時其平面位置和垂直度符合設計和施工要求，同時應具有一定剛度以抵抗施工過程中的水平力。

目前，根據施工工況的不同，常用的導向裝置主要包括簡支移動式、騎跨階梯式、裝配液壓移動式和裝配半固定式等。

2　簡支移動式導向裝置

2.1結構形式及特點

2.1.1結構形式

簡支移動式導向裝置[1]主要包括輔助樁和導向架體（圖1），為了方便拆裝，輔助樁和導向架體之間采用精扎螺紋鋼鎖緊，同時可根據現場實際情況設置多個龍口，一次施打多根樁。

2.1.2結構特點

1）輔助樁可根據樁錘夾鉗形式選擇工字鋼或鋼管，采用釣魚法施工，在陸上和靜水中施工效率較高。

圖1　簡支移動式導向裝置Fig.1　Simply supported movable guide frame

2）導向架體可根據施工需要設置多個龍口，施工便利。

3）輔助樁和導向架體之間采用精扎螺紋鋼鎖緊，裝拆方便。

2.2適用范圍

簡支移動式導向裝置雖然可通過調整鋼結構的型號來抵抗所受的水平力，但結合其經濟性和實用性，該導向裝置主要適用于陸上、水深較淺且流速較小的江河和水深較淺且波浪力較小的海域使用。

2.3應用實例

由中交二航局承建的巴基斯坦卡西姆碼頭項目在水深8 m左右和有效波高1 m左右的海域成功應用了簡支移動式導向裝置進行鋼板樁施工，一次性可施工7組鋼板樁。

3　騎跨階梯式導向裝置

3.1結構形式及特點

3.1.1結構形式

騎跨階梯式導向裝置主要由龍口和錨固系統組成（圖2）。其中錨固系統將整個導向裝置固定在既有打入樁上，龍口用于對后續打入樁的導向。

圖2　騎跨階梯式導向裝置整體結構圖Fig.2　Perspective view of riding guide frame

3.1.2結構特點

1）該結構適用范圍受工程樁剛度影響較大。

2）該導向裝置無需使用輔助樁，直接固定在既有打入樁上，定位較快。

3）該導向裝置為懸臂結構[2]，每次僅能施工1根樁。

3.2適用范圍

騎跨階梯式導向裝置使用時，整個導向裝置的精度控制主要依賴于錨固樁（既有工程樁）的穩定性。因此，該導向裝置的適用范圍主要根據錨固樁的剛度以及現場的實際施工條件確定，以保證新建打入樁的精度為準，完全可以適用于陸上和靜水區域施工。

3.3應用實例

由中交二航局承建的巴基斯坦深水港碼頭項目在陸上和靜水中成功應用了騎跨階梯式導向裝置進行2.5 m直徑鋼管樁施工，一次施打1根鋼管樁。

4　裝配液壓移動式導向裝置

4.1結構形式及特點

4.1.1結構形式

裝配液壓移動式導向裝置[3]主要包括行走軌道和定位龍口以及液壓系統（圖3）。行走軌道與打樁平臺栓接或焊接固定，定位龍口通過嵌入滑槽與行走軌道連接，采用液壓千斤頂提供行走動力。

4.1.2結構特點

1）采用液壓千斤頂提供動力，定位速度快，施工效率高。

圖3　裝配液壓移動式導向裝置Fig.3　Hydraulic movable guide frame

2）需裝配在打樁平臺或打樁設備上使用，無法獨立使用。

3）每次施打1根樁。

4）打樁設備選型確定后，直接裝配該導向裝置，不受施工環境影響。

5）該導向裝置不能轉動，同時打樁平臺或打樁設備難以精確定位，所以，主要適用于管型打入樁施工。

4.2適用范圍

裝配液壓移動式導向裝置需與打樁平臺或打樁設備裝配使用，整個裝置定位精度與打樁平臺或打樁設備穩定性相關。在打樁平臺或打樁設備滿足施工條件的前提下，該導向裝置基本適用于任何可提供穩定平臺的管型打入樁施工。

4.3應用實例

由中交二航局承建的以色列阿什杜德港項目28號碼頭施工期有效波高2 m左右，采用400 t頂升平臺裝配該導向裝置施打φ1.2 m和φ0.9 m鋼管樁，平臺約30 m寬，定位一次可施打7根鋼管樁，應用效果良好。

5　裝配半固定式導向裝置

5.1結構形式及特點

5.1.1結構形式

裝配半固定式導向裝置[4]主要包括導向架體和三角支撐架（圖4）。三角支撐架與打樁平臺或打樁設備上的基座采用螺栓連接，導向架體和三角支撐架之間采用精扎螺紋鋼鎖緊，同時可根據現場實際情況設置多個龍口，可一次施打多根樁。

圖4　裝配半固定式導向裝置Fig.4　Assembled semi-stationary guide frame

5.1.2結構特點

1）裝配式結構拆裝方便，定位較快。

2）需裝配在打樁平臺或打樁設備上使用，無法獨立使用。

3）可實現定位一次施打多根樁。

4）打樁設備選型確定后，直接裝配該導向裝置，不受施工環境影響。

5.2適用范圍

該導向裝置適用范圍基本與裝配液壓移動式導向裝置相當，但更適用于鋼板樁的打入施工。

5.3應用實例

由中交二航局承建的以色列阿什杜德港項目出運碼頭采用250 t頂升平臺裝配該導向裝置施打組合板樁（H+AZ型組合板樁），平臺定位1次可施打14組鋼板樁，應用效果良好。

6　對比分析

根據對以上幾種常見的打入樁導向裝置的研究，各自的結構特點及適用范圍總結見表1。

表1　打入樁導向裝置對比分析表Table 1　Comparison of guide frames

7　結語

結合多個打入樁施工項目，通過對各個導向裝置的深入分析和研究，得到以下結論。

1）以上打入樁導向裝置均成功應用于實際施工項目，可以作為打入樁導向裝置選型和設計的參考。

2）以上打入樁導向裝置具有不同的適用范圍，今后在打入樁導向裝置的設計中可在此基礎上針對不同的施工工況進行必要的創新和優化，以便增強其適用性和實用性，從而進一步提高打入樁的施工精度和施工效率。

[1]楊保弟，楊玉平，孫偉.簡支導向架法施工鋼護筒[J].公路交通科技：應用技術版，2012（7），284-285.

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LI Bai-dian,SUN Li-hui,WAN Chun-bin,et al.The application of cantilever guidance frame for deep water foundation construction of bridge[J].Highway Engineering,2012，37(4)：160-162，196.

[3]張海英，崔然，汪洋.外海使用懸臂導向架沉放鋼護筒施工技術[J].公路交通科技：應用技術版，2015（10），1-3.

ZHANG Hai-ying,CUI Ran,WANG Yang.Cantilever guide frame for Construction of Steel Casings in the sea[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development:Application Technology,2015(10)：1-3.

[4]張連江，孫建波，徐波.移動導向架高精度沉樁技術在外海橋梁工程中的應用[J].中國港灣建設，2015，35（6）：46-50.

ZHANG Lian-jiang,SUN Jian-bo,XU Bo.Application of moving guide frame method for high precision pile-sinking in offshore bridge engineering[J].China Harbour Engineering,2015，35(6)：46-50.

Selection of guiding frames for driven piles

ZHANG Yu-lin,YU Yang*,SUN Qi,YANG Jin-long
（CCCC Second Harbour Engineering Co.,Ltd.,Wuhan,Hubei 430040,China）

The article,combining experiences in driven piles from lots of quay and bridge project,has done a deep and systematic research on the guide frame for driven piles,proposing the device that could be applied to different construction conditions,and providing a detailed analysis of the structural characteristics and applicability,and simultaneously supplemented by application examples and finally forming both the contrast and summary.It may provide a reference to the design of guide frames for driven piles.In addition,it can improve the accuracy and efficiency of pile driving and guarantee the progress and quality.

driven pile;guide frame;structure selection;hydraulically mobile type;semi-stationary type

U445.551

B

2095-7874（2016）08-0069-03

10.7640/zggwjs201608016

2016-04-02

張育林（1972— ），男，湖北武漢市人，工程師，工程管理專業，從事工程管理工作。*通訊作者：于洋，E-mail：26975055@qq.com